專利名稱：雙粉末涂層方法和系統(tǒng)的制作方法
雙粉末涂層方法和系統(tǒng)背景在某些環(huán)境中，鋁制品經(jīng)受導(dǎo)致對(duì)鋁表面腐蝕或其它不需要作用的污染物。未保護(hù)的鋁可能變得被酸、鹽和其它反應(yīng)性化合物腐蝕，產(chǎn)生在鋁表面和穿過鋁表面的坑或孔。 紫外(UV)輻射可導(dǎo)致鋁表面變色。通常涂覆鋁制品，如熱交換器，以保護(hù)鋁和鋁合金表面。 這些涂層對(duì)由環(huán)境污染物或紫外(UV)輻射導(dǎo)致的腐蝕提供耐性，或者增加機(jī)械強(qiáng)度。這些涂層可以多種方式施加到鋁表面。涂覆方法包括電鍍、浸涂、噴涂和靜電粉末涂覆。保護(hù)性涂層包括轉(zhuǎn)化涂層和漆涂層。粉末涂層對(duì)涂覆鋁制品提供較廉價(jià)的方式。粉末涂層不需要粉末涂層自身以外的特殊浴或大量化學(xué)物質(zhì)。粉末涂層不需要可能不利影響空氣和水品質(zhì)或者可能永久損壞鋁制品的溶劑。然而，傳統(tǒng)粉末涂層有缺陷。在本發(fā)明前，一般為了一種功能(即，強(qiáng)度/粘合或UV耐性)但并非二者而優(yōu)化粉末涂層制劑。另外，粉末涂層的傳統(tǒng)應(yīng)用不提供其它涂覆方法具有的控制的量和均勻性。均勻的粉末涂層水平是難以施用的。在一些情況下，在粉末涂覆之后仍有裸露金屬暴露。此裸露金屬不具有粉末涂層提供的任何保護(hù)性特征。另一方面，在一些位置，粉末涂層過厚，這對(duì)表面性能如熱和液壓性質(zhì)是有害的。概述本發(fā)明的方法包括，將第一粉末施加到鋁制品，和加熱第一粉末，以在鋁制品上形成提供機(jī)械強(qiáng)度、腐蝕耐久性和粘合潛力的第一層。方法還包括，將第二粉末施加到鋁制品，和加熱第二粉末，以在鋁制品上形成保護(hù)鋁制品不受紫外輻射侵害的第二層。本發(fā)明還提供具有鋁基材、環(huán)氧樹脂層和表層涂層的經(jīng)涂覆制品。環(huán)氧樹脂層促進(jìn)粘著，增強(qiáng)腐蝕耐久性，提供機(jī)械強(qiáng)度，并通過將含有環(huán)氧樹脂的第一粉末施加到鋁基材和使第一粉末固化來形成。表層涂層提供對(duì)紫外輻射和環(huán)境污染物的耐性，并通過將第二粉末施加到鋁基材并使第二粉末固化來形成。附圖簡述

圖1為用于鋁制品上的粉末涂層系統(tǒng)的側(cè)視截面圖。圖2為用于具有轉(zhuǎn)化涂層的鋁制品上的粉末涂層系統(tǒng)的側(cè)視截面圖。圖3為說明涂覆鋁制品的一種方法的流程圖。圖4為說明涂覆鋁制品的另一種方法的流程圖。詳述本發(fā)明描述能夠?yàn)殇X制品(如熱交換器)提供改善的粘合能力和改善的環(huán)境保護(hù)的雙粉末涂層系統(tǒng)。雙粉末涂層系統(tǒng)允許將兩種基于粉末的涂層施加到鋁制品，一種涂層主要用于提高鋁制品的機(jī)械強(qiáng)度、腐蝕耐久性和/或粘結(jié)性能，另一種涂層主要用于提供另外的UV輻射耐性。雙粉末涂層系統(tǒng)可對(duì)任何類型鋁制品起作用，特別可用于鋁熱交換器，尤其是鋁微通道熱交換器。雖然關(guān)于鋁熱交換器描述了具體實(shí)施方案，但本發(fā)明也可對(duì)其它制品提供益處?！颁X制品”是指含有鋁、鋁合金或兩者組合的制品。熱交換器用于多種環(huán)境，包括海上、工業(yè)和城市環(huán)境。通常，熱交換器表面為鋁，并經(jīng)受上述腐蝕和變色。熱交換器可含有由鋁或鋁合金制成的進(jìn)入歧管和排出歧管；熱交換管、線圈或通道；散熱片和其它結(jié)構(gòu)。為了防止或減小腐蝕和其它不需要的作用，所有這些表面需要保護(hù)?？蓪⒍鄠€(gè)涂層施加到熱交換器的表面。通過噴灑、浸漬、涂漆或刷涂、陽極化、電鍍和其它方法，可將各種涂層施加到鋁熱交換器。為了使多個(gè)涂層有效粘著到熱交換器的表面，有時(shí)必須改變熱交換器的表面化學(xué)。使表面化學(xué)改性，以在熱交換器表面和隨后的涂層之間提供改善的粘合潛力?？捎谜澈洗龠M(jìn)涂層將熱交換器表面改性，以使后施加的涂層強(qiáng)力粘合到表面?；诃h(huán)氧樹脂的涂層為改善鋁表面和后施加涂層之間粘合和粘著的涂層的一個(gè)類型?；诃h(huán)氧樹脂的涂層也提供另外的機(jī)械強(qiáng)度和鋁表面的改善的腐蝕耐久性。在曝露于UV輻射時(shí)，基于環(huán)氧樹脂的涂層退化。因此，可將第二涂層施加到熱交換器的表面，以提供UV防護(hù)。丙烯酸類、基于聚酯的熱塑性聚氨酯和聚酯異氰脲酸三縮水甘油酯(TGIC)為對(duì)UV輻射提供耐性的涂層類型。第二涂層也增加機(jī)械阻檔層，以保護(hù)在施加第一涂層時(shí)錯(cuò)過的熱交換器的任何區(qū)域。一些熱交換器(即，鋁微通道熱交換器)通常具有使熱交換器表面難以涂覆的帶尖角和邊緣和小空間的復(fù)雜幾何結(jié)構(gòu)。粉末涂層一般不提供與一些其它涂覆技術(shù)(例如， 電泳涂漆)可達(dá)的同樣大的控制和自找平。然而，粉末涂層以其它優(yōu)點(diǎn)(無毒性溶劑，更容易施加，不需要清洗和干燥操作等)彌補(bǔ)一些這些缺陷。單次施加粉末涂層可留下暴露裸露鋁的未涂覆熱交換器區(qū)域。在第一粉末涂層上施加第二粉末涂層使未涂覆和暴露的鋁的影響減至最小。第二涂層能夠滲入由第一涂層留下的縫隙，使鋁接受某些水平的另外的保護(hù)。雖然第二涂層主要提供UV輻射防護(hù)，但第二涂層也提供至少一些機(jī)械強(qiáng)度和腐蝕防護(hù)的增加。圖1圖示說明雙粉末涂層系統(tǒng)10和鋁制品12的側(cè)視截面圖。雙粉末涂層系統(tǒng)10 包括第一層14和第二層16。第一層14用第一粉末在鋁制品12的表面18上形成。第一層 14改善表面18的機(jī)械強(qiáng)度、腐蝕耐久性和粘合能力。第二層16用第二粉末在表面18上的第一層14上形成。第二層16改善表面18的UV耐性。第一粉末和第二粉末在不同步驟中施加到表面18上。第一粉末可在清潔表面18 后施加。在表面18預(yù)先與釬焊焊料接觸并釬焊時(shí)，可能需要去除任何殘余焊劑，以使第一層14能與表面18強(qiáng)力結(jié)合。去除殘余焊劑的方法提供于2009年5月1日提交的國際申請(qǐng)PCT/US09/42552號(hào)中，所述申請(qǐng)通過弓I用結(jié)合。第一層14通過施加第一粉末到表面18上而形成。選擇第一粉末，以提供另外的機(jī)械強(qiáng)度，改善表面18的腐蝕耐久性，和/或促進(jìn)表面18和后施加涂層之間的粘著和結(jié)合。 適合的第一粉末包括基于環(huán)氧樹脂的粉末涂料，如環(huán)氧樹脂類、聚酯環(huán)氧樹脂類、丙烯酸環(huán)氧樹脂類、熔融粘結(jié)環(huán)氧樹脂粉末涂料及其組合。適合的第一粉末的具體實(shí)例包括基于雙酚A或雙酚F樹脂的環(huán)氧樹脂粉末涂料。第一層14通過施加第一粉末到表面18上并加熱第一粉末來形成。通過噴灑、浸漬、流化床噴灑、靜電沉積、靜電磁刷涂及其組合，可將第一粉末施加到表面18上。第一粉末可以施加到表面18然后加熱、施加到已加熱的表面18或兩者的組合。通過感應(yīng)加熱、烘箱加熱、紅外加熱及其組合，可對(duì)表面18和/或第一粉末施加熱。將第一粉末施加到表面18并形成第一層14的一種方法包括將第一粉末噴灑到表面18上，然后加熱第一粉末。根據(jù)第一粉末的稠度，可使用廣泛種類的噴槍或噴嘴?？绫砻?8均勻噴灑第一粉末。然后直接或通過加熱表面18來加熱(固化)第一粉末。一旦第一粉末熔融，即在表面18上形成均勻薄膜。將第一粉末和表面18冷卻形成第一層14。也可組合施加方法，以提高其效率。例如，在流化床噴灑期間，使第一粉末流化，懸浮于空氣(或其它氣體)流中。通常，用適合的噴槍或噴嘴將流化的第一粉末噴灑到經(jīng)加熱表面18上。一旦流化的第一粉末接觸經(jīng)加熱表面18，第一粉末即熔融成液體。使液體冷卻，形成第一層14。流化床噴灑可與靜電沉積組合。流化的第一粉末用靜電噴槍施加。靜電噴槍使第一粉末離子化，給予其粒子正電荷。將經(jīng)加熱表面18研磨，或給予負(fù)電荷。帶正電荷的流化第一粉末由于粉末的正電荷而均勻沉積于經(jīng)加熱表面18上，并熔融成液體形式。使液體冷卻，形成第一層14。在一個(gè)示例性實(shí)施方案中，將第一粉末靜電地噴灑到表面18上，然后加熱，以提供均勻的第一層14。第二層16通過施加第二粉末到表面18上形成。選擇第二粉末，以對(duì)第一層14和表面18提供另外的UV耐性。在曝露于UV輻射后，環(huán)氧樹脂可退化。在第一層14基于環(huán)氧樹脂時(shí)，第一層14可退化，除非保護(hù)其不受UV輻射侵害。適合的第二粉末包括熱固性粉末涂料，如丙烯酸類、基于聚酯的熱塑性聚氨酯類、聚酯異氰脲酸三縮水甘油酯(TGIC)及其組合。適合的第二粉末的具體實(shí)例包括丙烯酸透明涂料，如PCC10106 (從PPG industries 可得到)。第二層16以類似方式形成到第一層14上。第二層16通過第二粉末施加到表面 18(已由第一層14覆蓋)并加熱第二粉末來形成。通過噴灑、浸漬、流化床噴灑、靜電沉積、 靜電磁刷涂及其組合，可將第二粉末施加到表面18。第二粉末可以施加然后加熱、施加到已加熱的表面18或兩者的組合。通過感應(yīng)加熱、烘箱加熱、紅外加熱及其組合，可對(duì)表面18 和/或第二粉末施加熱。也可將以上關(guān)于第一粉末所述的方法和實(shí)例用于第二粉末。根據(jù)不同的需要，如熱交換器的操作環(huán)境，第一層14和第二層16可具有變化的厚度。一般第一層14和第二層16各自具有約15微米和約35微米之間的厚度。此厚度范圍適用于大多數(shù)熱交換器應(yīng)用。在一個(gè)示例性實(shí)施方案中，第一層14和第二層16各自具有約25微米的厚度。使第一和第二粉末固化所需的時(shí)間和溫度取決于表面18的設(shè)計(jì)(例如，卷繞表面、平坦表面等)、表面18的化學(xué)(例如，鋁、鋁合金等)、選擇的第一和第二粉末的特性、第一層14和第二層16的厚度和固化烘箱特性。對(duì)于大多數(shù)表面18和本文所述的第一和第二粉末，一般為約190°C (375 °F )和約200°C (390 0F )之間的固化溫度。在這些溫度，約 10分鐘和約15分鐘之間的固化時(shí)間是適合的。第一層14和第二層16也可含有另外的腐蝕抑制化合物。這些化合物可加入第一粉末和/或第二粉末中，以便將它們加入第一層14、第二層16或?qū)?4和16兩者。適合的另外的腐蝕抑制化合物包括腐蝕抑制性顏料、流電犧牲金屬(例如，鋅、鋅合金、鎂)、鑭系元素、鉬酸鹽、釩酸鹽和鎢酸鹽。在本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施方案中，將第一粉末施加到鋁制品12的裸露表面18 上，以形成第一層14，如上所述和圖1中所示。在另一個(gè)示例性實(shí)施方案中，將轉(zhuǎn)化涂層施加到鋁制品12的表面18上，隨后施加第一粉末。轉(zhuǎn)化涂層一般給予表面18粘著促進(jìn)和/ 或腐蝕抑制特性。圖2圖示具有轉(zhuǎn)化涂層20的雙粉末涂層系統(tǒng)IOa和鋁制品12的側(cè)視截面圖。在第一粉末施加之前并且在第一層14形成之前，將轉(zhuǎn)化涂層20施加到表面18上。通過噴灑、 浸漬、流化床噴灑、靜電沉積、靜電磁刷涂或任何其它適合涂覆方法，可施加轉(zhuǎn)化涂層20。適合的轉(zhuǎn)化涂層的實(shí)例包括鉻酸鹽和磷酸鹽轉(zhuǎn)化涂層，含有三價(jià)鉻、磷酸鋅、磷酸鐵或磷酸錳的涂層及其組合。雙粉末涂層系統(tǒng)IOa包括上述第一層14和第二層16。第一層14用第一粉末在鋁制品12上于轉(zhuǎn)化涂層20上形成。第一層14改善鋁制品12的機(jī)械強(qiáng)度、腐蝕耐久性和粘合能力。第二層16用第二粉末在鋁制品12上的第一層14上形成。第二層16改善鋁制品 12的UV耐性。雙粉末涂層系統(tǒng)10和IOa提供涂覆鋁制品的方法。圖3為說明本發(fā)明的涂覆鋁制品的一種方法的流程圖。方法22包括，將第一粉末施加到鋁制品(步驟M)，和加熱第一粉末，以在鋁制品上形成第一層(步驟沈)。第一層對(duì)鋁制品提供增加的機(jī)械強(qiáng)度、增強(qiáng)的腐蝕保護(hù)，和改善的粘合潛力。方法22也包括，將第二粉末施加到鋁制品(步驟觀)，和加熱第二粉末，以在鋁制品上形成第二層(步驟30)。第二層保護(hù)鋁制品不受紫外輻射侵害。 各粉末施加到鋁制品和加熱粉末可依次或同時(shí)發(fā)生。根據(jù)方法22，在第二粉末施加到鋁制品之前，加熱第一粉末。根據(jù)方法22，第一粉末可直接施加到鋁制品12的表面18上，或者施加到具有轉(zhuǎn)化涂層20的鋁制品12上。圖4為說明涂覆鋁制品的另一個(gè)方法的流程圖。方法32包括，將第一粉末施加到鋁制品(步驟34)，將第二粉末施加到鋁制品(步驟36)，和加熱第一粉末和第二粉末，以在鋁制品上形成第一層和第二層(步驟38)。根據(jù)方法32，在將第一粉末加熱形成第一層之前，將第二粉末施加到鋁制品。第一層和第二層同時(shí)形成。根據(jù)方法32，第一粉末可直接施加到鋁制品12的表面18上，或者施加到具有轉(zhuǎn)化涂層20的鋁制品12上。本發(fā)明的雙粉末涂層系統(tǒng)和方法提供具有增強(qiáng)的機(jī)械強(qiáng)度、改善的粘合能力、增強(qiáng)的腐蝕耐久性和改善的UV輻射耐性的鋁制品。鋁制品可具有在所有這些領(lǐng)域改善的特性，而不是從這些領(lǐng)域中挑選和選擇。雖然已關(guān)于示例性實(shí)施方案描述了本發(fā)明，但本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)理解，可不脫離本發(fā)明的范圍的情況下，作出各種變化，并可用等價(jià)物代替其要素。另外，可在不脫離本發(fā)明的實(shí)質(zhì)范圍的情況下，作出很多修改，以使具體情況或材料適應(yīng)本發(fā)明的教導(dǎo)。因此， 本發(fā)明不旨在限于所公開的具體實(shí)施方案，而是本發(fā)明應(yīng)包括落在附加權(quán)利要求范圍內(nèi)的所有實(shí)施方案。
權(quán)利要求
1.一種方法，所述方法包括將第一粉末施加到具有鋁基材的制品；將第一粉末加熱熔融，并使第一粉末的化合物固化，以在制品上形成第一層，該第一層為制品提供機(jī)械強(qiáng)度、腐蝕耐久性和粘合潛力；將第二粉末施加到制品；和將第二粉末加熱熔融，并使第二粉末的化合物固化，以在制品上形成保護(hù)制品不受紫外輻射侵害的第二層。
2.權(quán)利要求1的方法，其中將第一粉末施加到制品選自噴灑、浸漬、流化床噴灑、靜電沉積、靜電磁刷涂及其組合。
3.權(quán)利要求1的方法，所述方法進(jìn)一步包括在第一粉末施加到制品前研磨制品，其中將第一粉末靜電施加到制品。
4.權(quán)利要求1的方法，其中在將第二粉末施加到制品前，將第一粉末加熱熔融，并使第一粉末的化合物固化。
5.權(quán)利要求1的方法，其中將第一粉末和第二粉末同時(shí)加熱。
6.權(quán)利要求1的方法，其中第一粉末基于環(huán)氧樹脂。
7.權(quán)利要求6的方法，其中第一粉末選自環(huán)氧樹脂類、聚酯環(huán)氧樹脂類、丙烯酸環(huán)氧樹脂類、熔融粘結(jié)環(huán)氧樹脂粉末涂料及其組合。
8.權(quán)利要求1的方法，其中第二粉末為熱固性粉末涂料。
9.權(quán)利要求1的方法，其中第二粉末的組分選自丙烯酸、聚酯、氨基甲酸酯及其組合。
10.權(quán)利要求9的方法，其中第二粉末選自丙烯酸類、基于聚酯的熱塑性聚氨酯、聚酯異氰脲酸三縮水甘油酯及其組合。
11.權(quán)利要求1的方法，其中施加并加熱第一粉末，以形成具有約15微米和約35微米之間厚度的第一層，其中施加并加熱第二粉末，以形成具有約15微米和約35微米之間厚度的第二層。
12.權(quán)利要求1的方法，所述方法進(jìn)一步包括在將第一粉末施加到制品前，從制品去除殘余焊劑。
13.權(quán)利要求1的方法，其中加熱第一粉末和第二粉末選自感應(yīng)加熱、烘箱加熱、紅外加熱及其組合。
14.權(quán)利要求1的方法，其中將第一粉末和第二粉末加熱到約190°C和約200°C之間的溫度經(jīng)歷約10分鐘至約15分鐘。
15.權(quán)利要求1的方法，所述方法進(jìn)一步包括在施加第一粉末之前，將轉(zhuǎn)化涂層施加到制品。
16.一種經(jīng)涂覆制品，所述制品包含鋁基材；用于促進(jìn)粘著、增強(qiáng)腐蝕耐久性和提供機(jī)械強(qiáng)度的環(huán)氧樹脂層，所述環(huán)氧樹脂層通過將含有環(huán)氧樹脂的第一粉末施加到鋁基材并使第一粉末固化來形成；和用于提供對(duì)紫外輻射和環(huán)境污染物的耐性的表層涂層，所述表層涂層通過將第二粉末施加到鋁基材并使第二粉末固化來形成。
17.權(quán)利要求15的經(jīng)涂覆制品，其中環(huán)氧樹脂層含有選自環(huán)氧樹脂類、聚酯環(huán)氧樹脂類、丙烯酸環(huán)氧樹脂類和熔融粘結(jié)環(huán)氧樹脂粉末涂料的成分。
18.權(quán)利要求15的經(jīng)涂覆制品，其中表層涂層含有選自丙烯酸類、基于聚酯的熱塑性聚氨酯類和聚酯異氰脲酸三縮水甘油酯的成分。
19.權(quán)利要求15的經(jīng)涂覆制品，其中環(huán)氧樹脂層具有約15微米和約35微米之間的厚度，其中表層涂層具有約15微米和約35微米之間的厚度。
20.權(quán)利要求15的經(jīng)涂覆制品，所述經(jīng)涂覆制品進(jìn)一步包含在環(huán)氧樹脂層和鋁基材之間的轉(zhuǎn)化涂層，所述轉(zhuǎn)化涂層通過在第一粉末施加到鋁基材之前將轉(zhuǎn)化涂層施加到鋁基材來形成。
全文摘要
一種方法包括，將第一粉末施加到鋁制品，和加熱第一粉末，以在鋁制品上形成提供機(jī)械強(qiáng)度、腐蝕耐久性和粘合潛力的第一層。方法還包括，將第二粉末施加到鋁制品，和加熱第二粉末，以在鋁制品上形成保護(hù)鋁制品不受紫外輻射侵害的第二層。經(jīng)涂覆的制品包括鋁基材、環(huán)氧樹脂層和表層涂層。環(huán)氧樹脂層促進(jìn)粘著，增強(qiáng)腐蝕耐久性，提供機(jī)械強(qiáng)度，并通過將含有環(huán)氧樹脂的第一粉末施加到鋁基材并使第一粉末固化來形成。表層涂層提供對(duì)紫外輻射和環(huán)境污染物的耐性，并通過將第二粉末施加到鋁基材并使第二粉末固化來形成。
文檔編號(hào)B05D5/00GK102574152SQ201080044270
公開日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2010年9月16日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月28日
發(fā)明者M·F·塔拉斯, M·R·賈沃羅夫斯基 申請(qǐng)人:開利公司